纳米受限下溶质水化结构的分子模拟

邵庆 吕玲红 陆小华 魏明杰 朱育丹 沈文枫

引用本文: 邵庆, 吕玲红, 陆小华, 魏明杰, 朱育丹, 沈文枫. 纳米受限下溶质水化结构的分子模拟[J]. 物理化学学报, 2009, 25(03): 583-589. doi: 10.3866/PKU.WHXB20090331 shu
Citation:  SHAO Qing, LV Ling-Hong, LU Xiao-Hua, WEI Ming-Jie, ZHU Yu-Dan, SHEN Wen-Feng. Molecular Simulation of Solute Hydration Structure in Nanoscale Confinement[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2009, 25(03): 583-589. doi: 10.3866/PKU.WHXB20090331 shu

纳米受限下溶质水化结构的分子模拟

摘要:

利用分子动力学模拟研究了五种不同种类的溶质分子(K+, Mg2+, Cl-, K-和K0)在直径为0.60-1.28 nm的纳米碳管内的水化结构. 模拟结果揭示了单电荷溶质、双电荷溶质和中性溶质在受限条件下具有不同的水化行为. 单价溶质的配位数只有在直径不大于0.73 nm的纳米碳管内才会明显减少. 和带有电荷的溶质不同, 中性溶质的配位数对纳米碳管直径的改变非常敏感, 并且随着管径的减小而迅速减少. 模拟结果还表明带单价正电荷的溶质(K+)第一配位层水分子的取向结构会随着纳米碳管直径的改变发生变化, 而其他溶质配位层取向结构在本文所涉及的纳米碳管内都几乎和体相中一致. 在直径大于1.0 nm的纳米碳管中, K+的配位层取向结构有序度随着管径的减小而单调下降, 但是在直径小于1.0 nm的纳米碳管中, 随着碳管管径的减小而迅速上升. 在两个最窄的纳米碳管内, 其结构有度甚至高于体相. 双电荷溶质的水化结构在本文所研究的碳管直径范围内和体相完全一致, 即使在直径只有0.6 nm的碳管内也无任何改变.

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  • 发布日期:  2009-03-02
  • 收稿日期:  2008-10-05
  • 网络出版日期:  2008-12-23
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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